Đồ án Sản xuất thử nem chua probiotics

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA MÔI TRƯỜNG - CÔNG NGHỆ SINH HỌC --------o0o--------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI SẢN XUẤT THỬ NEM CHUA PROBIOTICS CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÃ NGÀNH : 111 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG SVTH: PHẠM KHÁNH TÚ MSSV: 106111039 Tp.HCM, tháng 07 năm 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC KTCN TP.HCM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC KHOA: MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC HỌ VÀ TÊN: PHẠM KHÁNH TÚ MSSV: 106111039 NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC LỚP: 06DSH 1. Đầu đề Đồ án tốt nghiệp: “SẢN XUẤT THỬ NEM CHUA PROBIOTIC” 2. Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp: - Tuyển chọn các chủng vi khuẩn lên men lactic (LAB) làm giống khởi động nem chua dựa vào hoạt tính protease. - Khảo sát hoạt tính kháng vi sinh vật gây bệnh thực phẩm (E. coli, Salmonella spp.) của giống vi sinh vật khởi động - Sản xuất giống vi sinh vật khởi động - Sản xuất thử nem chua sử dụng giống khởi động - Kiểm tra chất lượng sản phẩm nem chua về mặt vi sinh. 3. Ngày giao Đồ án tốt nghiệp: 05/04/2010 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28/06/2010 5. Họ tên người hướng dẫn Phần hướng dẫn TS. Nguyễn Hoài Hương Toàn bộ Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn. Ngày tháng năm 2010 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): …………………………… Đơn vị:………………………………………………… Ngày bảo vệ:…………………………………………… Điểm tổng ……………………………………………. LỜI CẢM ƠN Tận đáy lòng con xin gửi vạn lời cảm ơn đến bố mẹ, bố mẹ đã vất vả nuôi dưỡng con thành người, là người thầy đầu đời của con và luôn là chỗ đựa vững chắc cho con trên mọi bước đường đời. Với lòng biết ơn sâu sắc. Em xin chân thành cảm ơn toàn thể quý Thầy Cô Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học, cùng toàn thể Thầy Cô Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu về cơ sở cũng như chuyên nghành từ ngày em bước chân vào giảng đường đại học. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Hoài Hương, người thầy đáng kính, đã luôn tận tình chỉ dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin cảm ơn các thầy cô quản lý phòng thí nghiệm Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn tất phần thực nghiệm của đồ án. Cảm ơn tất cả các bạn lớp 06DSH luôn kích lệ, động viên mình trong suốt quá trình học tại trường và trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Tp.HCM, tháng 6 năm 2010. SVTH: Phạm Khánh Tú MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................1 Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề ..........................................................................................................3 1.2 Mục tiêu đề tài....................................................................................................3 1.3 Ứng dụng đề tài ..................................................................................................4 Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về probiotics .....................................................................................5 2.1.1 Lịch sử nghiên cứu Probiotics .........................................................................5 2.1.2 Định nghĩa về Probiotics .................................................................................6 2.1.3 Hoạt tính sinh học của probiotics.....................................................................8 2.1.4 Cơ chế hoạt động của probiotics......................................................................8 2.1.3.1 Khả năng bám kết trên biểu mô ruột .............................................................8 2.1.3.2 Tổng hợp các chất có hoạt tính kháng vi sinh vật..........................................9 2.1.3.3 Hoạt tính kích thích hay điều hòa hệ miễn dịch và các hoạt tính khác .........10 2.2 Tổng quan về thực phẩm probiotics..................................................................10 2.2.1 Khái quát về lịch sử ra đời của thực phẩm probiotic ......................................10 2.2.2 Các dạng thực phẩm probiotics......................................................................11 2.2.3 Tiềm năng là phương tiện tải vi sinh vật probiotics của thịt lên men..............12 2.3 Tổng quan về thịt lên men ................................................................................14 2.3.1 Thịt lên men trên thế giới...............................................................................14 2.3.2 Những biến đổi sinh hóa xảy ra trong quá trình lên men thịt..........................15 2.3.3 Vi sinh vật khởi động cho quá trình lên men thịt............................................17 2.3.3.1 Lịch sử sử dụng vi sinh vật làm giống khởi động cho quá trình lên men thịt ... ...............................................................................................................................17 2.3.3.2 Những nét đặc trưng của vi sinh vật được dùng làm giống khởi động cho quá trình lên men thịt ....................................................................................................19 a. Cạnh tranh được với các vi sinh vật trong môi trường thịt ..................................19 b. Khả năng sinh acid trong sản phẩm thịt lên men.................................................20 c. Khả năng tạo hương vị cho sản phẩm thịt lên men..............................................21 d. Khả năng sản sinh Bacteriocin và chất bảo quản sinh học ..................................21 e. Mang hoạt tính probiotics ...................................................................................21 2.3.4 Giới thiệu chung về thịt lên men Đông Nam Á và nem chua Việt Nam .........23 2.4 Tổng quan về Nem chua...................................................................................24 2.4.1 Giá trị dinh dưỡng của nem chua ...................................................................26 2.4.2 Nguyên liệu dùng sản xuất nem chua.............................................................26 2.4.2.1 Nguyên liệu chính ......................................................................................26 a. Thịt nạc ..............................................................................................................26 b. Đường ................................................................................................................28 2.4.2.2 Phụ liệu ......................................................................................................28 a. Muối ăn ..............................................................................................................28 b. Tỏi .....................................................................................................................29 c. Tiêu....................................................................................................................30 d. Ớt.......................................................................................................................30 e. Bao bì gói nem ...................................................................................................30 2.4.3 Qui trình sản xuất nem chua thủ công............................................................31 2.4.4 Xu hướng sản xuất nem chua trong tương lai.................................................32 Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu.............................................................................................................35 3.1.1 Địa điểm nghiên cứu .....................................................................................35 3.1.2 Thời gian thực hiện........................................................................................35 3.1.3 Giống vi sinh vật ...........................................................................................35 3.1.4 Thiết bị và dụng cụ .......................................................................................36 3.1.4.1 Thiết bị ......................................................................................................36 3.1.4.2 Dụng cụ .....................................................................................................36 3.2 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................37 3.2.1 Phương pháp luận..........................................................................................37 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................37 3.2.2.1 Điều chế dịch protein (myofibrils) từ thịt nạc heo.......................................37 3.2.2.2 Phương pháp khảo sát hoạt tính protease của các vi khuẩn lactic dùng làm giống khởi động sản xuất nem chua........................................................................38 3.2.2.3 Thí nghiệm xây dựng đường tương quan giữa độ đục và mật độ tế bào của các chủng LAB ......................................................................................................40 3.2.2.4 Thí nghiệm xác định khả năng đối kháng bằng phương pháp đo độ đục......41 3.2.2.5 Chuẩn bị vi sinh vật khởi động sản xất nem chua........................................42 3.2.2.6 Sản xuất thử nem chua probiotics ..............................................................43 3.2.2.7 Phương pháp theo dõi về sự thay đổi pH và định lượng acid lactic tổng trong quá trình lên men nem chua....................................................................................44 3.2.2.8 Phương pháp định lượng tổng số vi sinh vật hiếu khí trong sản phẩm nem chua ......................................................................................................................45 3.2.2.9 Phương pháp định tính E.coli trong sản phẩm nem chua ............................45 3.2.9.10 Phương pháp định tính Salmonella trong sản phẩm nem chua ..................46 3.2.11 Phương pháp xác định mật độ tế bào vi khuẩn lactic trong sản phẩm nem chua thành phẩm ............................................................................................................46 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 4.1 Thu dịch protein (myofibrils) từ thịt nạc heo ...................................................48 4.2 Khảo sát hoạt tính protease của các vi khuẩn lactic làm giống khởi động cho sản xuất thử nem chua .................................................................................................48 4.3 Thí nghiệm xác định khả năng đối kháng bằng phương pháp đo độ đục ..........51 4.4 Chuẩn bị giống khởi động sản xuất nem chua thử nghiệm ...............................54 4.5 Sản phẩm nem chua sản xuất thử nghiệm ........................................................55 4.6 Kết quả đo pH và định lượng acid lactic tổng trong quá trình lên men nem chua thử nghiệm ............................................................................................................56 4.7 Kết quả định lượng tổng vi sinh hiếu khí .........................................................57 4.8 Kết quả định tính E.coli ...................................................................................58 4.9 Kết quả định tính salmonella ...........................................................................59 4.10 Mật độ tế bào LAB trong sản phẩm nem chua thành phẩm ............................59 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận ...........................................................................................................62 5.2 Kiến nghị .........................................................................................................62 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT LAB: lactic acid bacteria DANH MỤC CÁC BẢNG Stt Tên bảng Trang Bảng 2.1 Thực phẩm nguồn gốc sữa chứa probiotics trên thế giới (Charalampopoulos et al., 2009). 12 Bảng 2.2 Các chủng vi khuẩn thường được sử dụng làm giống khởi động sản xuất xúc xích lên men (Hammes và Hertel (1998), Holzapfel, Haberer, Snel, Schillinger, và Huis in’t Veld (1998), and Josephsen and Jespersen (2004) ) 18 Bảng 3.1 Bảng ký hiệu nguồn gốc phân lập các chủng vi khuẩn lactic 35 Bảng 3.2 Các bước thực hiện test tính đối kháng với vi sinh chỉ thị của chủng LAB 42 Bảng 3.3 Các nguyên phụ liệu dùng trong chế biến nem chua thử nghiệm 44 Bảng 4.1 Đường kính vòng phân hủy cơ chất của enzyme protease bằng phương pháp khuyếch tán qua giếng thạch 49 Bảng 4.2 Hình ảnh khảo sát hoạt tính protease của các chủng vi khuẩn latic 50 Bảng 4.3 Kết quả kiểm tra khả năng kháng vi sinh chỉ thị của các chủng Vi khuẩn lactic 53 Bảng 4.4 Sự thay đổi pH trong quá trình lên men nem chua thử nghiệm 55 Bảng 4.5 Hàm lượng acid lactic tổng (% acid lactic tổng) trong quá trình lên men nem chua thử nghiệm 56 Bảng 4.6 Kết quả định lượng tổng vi sinh hiếu khí trong sản phẩm nem chua thử nghiệm 57 Bảng 4.7 Kết qả định tính E.coli sản phẩm nem chua thử nghiệm 58 Bảng 4.8 Kết quả định tính salmonella sản phẩm nem chua thử nghiệm 59 Bảng 4.9 Kết quả đếm mật độ tế bào LAB trong sản phẩm nem chua thử nghiệm sau 3 ngày lên men 50 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Tác động của probiotics trong đường tiêu hóa (Davis CP, 1996)..............9 Hình 2.2: Cơ chế kháng vi snh vật của probiotics ....................................................9 Hình 2.3. Các con đường hoạt về động trao đổi chất của vi sinh khởi động trong quá trình lên men thịt ....................................................................................................19 Hình 2.4 Nem chua ...............................................................................................24 Hình 2.5: Nem truyền thống ..................................................................................25 Hình 2.6: Thịt nạc..................................................................................................26 Hình 2.7: Công thức cấu tạo đường Saccharose.....................................................28 Hình 4.1: Thí nghiệm ủ dịch nuôi cấy N3 với vi sinh chỉ thị..................................52 Hình 4.2: Thí nghiệm ủ dịch nuôi cấy T7 với vi sinh chỉ thị ..................................53 Hình 4.3: Sản phẩm nem chua thành phẩm được sản xuất thử nghiệm...................55 Hình 4.4: Kết quả định tính E.coli của sản phẩm nem chua thử nghiệm.................58 Hình 4.5: Kết quả định tính salmonella âm tính của sản phẩm nem chua thử nghiệm trên môi trường XLD .............................................................................................59 Hình 4.6: Kết quả đổ đĩa xác định mật độ tế bào LAB trong sản phẩm nem chua thử nghiệm ...................................................................................................................61 DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ SƠ ĐỒ ĐỒ THỊ Đồ thị 4.3: Tỷ lệ ức chế sự tăng trưởng vi sinh chỉ thị của dịch nuôi cấy vi khuẩn lactic ......................................................................................................................54 SƠ ĐỒ Stt Tên sơ đồ Trang Sơ đồ 2.1 Qúa trình hình thành các chất tạo hương vị trong lên men thịt 16 Sơ đồ 2.2 Quy trình sản xuất nem chua thủ công 31 Sơ đồ 3.1 Quy trình tách chiết protein từ thịt nạc heo 38 Sơ đồ 3.2 Qui trình tiến hành khảo sát hoạt tính protease của các chủng vi khuẩn lactic 40 Sơ đồ 3.3 Các bước chuẩn bị giống khởi động 43 GVHD: Ts.Nguyễn Hoài Hương SVTH: Phạm Khánh Tú 1 LỜI MỞ ĐẦU Được biết từ cách đây hàng ngàn năm, lên men là một trong những cách thức hữu hiệu nhất giúp con người bảo quản thực phẩm, đồng thời góp phần làm tăng tính đa dạng cho bữa ăn hằng ngày. Theo dòng thời gian cùng với sự tiến bộ của xã hội, con người đã biết khai thác nhiều hơn những ưu điểm của quá trình lên men, không chỉ đơn thuần sử dụng quá trình lên men để bảo quản thực phẩm tránh bị hư hỏng nữa mà đã biết ứng dụng những ưu điểm của lên men cho nhiều mục đích khác như làm tăng giá trị dinh dưỡng, tăng giá trị cảm quan cho các sản phẩm thực phẩm. Ngày nay, các sản phẩm thực phẩm được sản xuất ra từ quá trình lên men là rất đa dạng cả về chủng loại, kết cấu sản phẩm, bao bì sản phẩm như sữa chua, bia, rượu vang, nem chua…Trong đó, nem chua được biết đến như là một món ăn truyền thống đậm đà hương vị quê hương của người Việt Nam. Nem chua là một sản phẩm được lên men từ thịt không qua quá trình xử lý nhiệt mà chủ yếu là nhờ vào hoạt động của hệ vi khuẩn lên men lactic có trong tự nhiên. Tuy nhiên, trong tự nhiên là môi trường tồn tại của vô vàn các loài vi sinh vật, việc sử dụng các chủng vi khuẩn lên men lactic lấy từ tự nhiên chỉ theo kinh nghiệm sản xuất thì chất lượng sản phẩm nem chua sẽ tiềm ẩn rất nhiều nguy cơ đặc biệt là nguy cơ về mặt vi sinh vật gây bệnh cho người tiêu dùng. Đây chính là một trong những thách thức nhưng đồng thời cũng là một động lực thúc đẩy các nhà khoa học đặc biệt là các nhà khoa học trong lĩnh vực công nghệ sinh học không ngừng tìm kiếm, phân lập, chọn lọc ra các chủng vi khuẩn lên men lactic có hoạt tính mạnh và đặc biệt là các chủng vi khuẩn lactic có hoạt tính probiotics làm giống khởi động cho quá trình sản xuất nem chua. Với việc sử dụng các chủng vi khuẩn lactic được phân lập và được tuyển chọn theo đăc tính probiotics làm giống khởi động cho quá trình lên men nem chua thì chất lượng sản phẩm nem chua thành phẩm không những được đảm bảo hơn mà nó còn là một thực phẩm tốt cho sức khỏe của người tiêu dùng. Với mong muốn tìm kiếm các chủng vi khuẩn lactic được phân lập từ sản phẩm nem chua truyền thống mang hoạt tính probiotics và các vi khuẩn GVHD: Ts.Nguyễn Hoài Hương SVTH: Phạm Khánh Tú 2 probiotics thương mại và sử dụng các chủng này đến chất lượng nem chua thành phẩm em thực hiện đề tài “SẢN XUẤT THỬ NEM CHUA PROBIOTICS” GVHD:Ts. Nguyễn Hoài Hương Chương 1 SVTH: Phạm Khánh Tú 3 Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Xã hội ngày càng phát triển thì những yêu cầu về chất lượng sản phẩm thực phẩm của người tiêu dùng ngày càng khắc khe hơn cả về khía cạnh dinh dưỡng và vệ sinh an toàn. Nem chua Việt Nam, qua bao đời nay vẫn là một món ăn được nhiều người tiêu dùng Việt Nam ưa chuộng, tuy nhiên vấn đề đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm của các sản phẩm nem chua sản xuất theo theo phương pháp truyền thống vẫn là một vấn đề khiến nhiều người chưa an tâm và là một trong những trở ngại lớn ngăn cản sự tiếp cận rộng hơn của sản phẩm nem chua với người tiêu dùng. Một sản phẩm thực phẩm không những chỉ cung cấp dinh dưỡng cho người tiêu dùng mà còn có những tác dụng có lơi cho sức khỏe thì sản phẩm đó thu hút được nhiều sự quan tâm của khách hàng và các thực phẩm probiotics là một trong những thực phẩm có thể nói thỏa mãn được những yêu cầu đó của người tiêu dùng. Nem chua là một sản phẩm được lên men từ thịt nhờ vào sự hoạt động của vi khuẩn acid lactic (LAB), vi khuẩn lactic là nhóm vi sinh vật thường xuyên có mặt trong thành phần của hệ vi sinh vật probiotics. Vì thế mà việc ứng dụng những chủng vi khuẩn lactic có tiềm năng probiotics làm giống khởi động lên men nem chua sẽ củng cố thêm chất lượng của sản phẩm nem chua và chiếm được cảm tình của người tiêu dùng. 1.2 Nội dung đề tài - Tuyển chọn các chủng vi khuẩn lên men lactic (LAB) làm giống khởi động nem chua dựa vào hoạt tính protease. - Khảo sát hoạt tính kháng vi sinh vật gây bệnh thực phẩm (E. coli, Salmonella spp.) của giống vi sinh vật khởi động - Sản xuất giống vi sinh vật khởi động - Sản xuất thử nem ch